研究人员希望通过合理地“塑造”入射波，达到控制分支波的目的。在图A中，研究人员展示了实验中某个无序波的波参数，在图B中，研究人员展示了输出强度与横坐标的函数关系。编号1~7标注了分支波到达输出点的强度最大值。
在自由空间中，激光束的光波可以实现完美的直线传播。然而，在现实情况下，波的传播行为可能会复杂得多。例如，在无序、非规则环境中，波会表现出一种非常奇特的状态：入射波分裂成多个复杂的“分支流”，最终以高强度到达某些位置。
sciencedaily.com网站6月24日报道，奥地利维也纳技术大学的研究人员开发出了能够利用“分支流”效应的方法。新方法的核心思路是只沿着一个预先选定的分支发送波信号。相关研究结果发表于《美国国家科学院院刊》。维也纳技术大学理论物理研究所教授Stefan Rotter说：“最初，分支流效应是科学家在研究电子以量子波形式穿过微观结构时发现的。微观结构的缺陷导致电子波分裂为分支波。”很快，研究人员发现分支流现象不仅存在于量子物理学中。理论上讲，分支流现象几乎涉及所有类型、各种尺度的波。例如，激光束接触到肥皂泡表面后会形成多个分流——正如海啸的扩散，海啸的分支模式取决于海床的随机形貌。因此很有可能发生这样的情况：一个遥远的海岛遭受海啸的重创，而临近的岛屿则仅仅是受到弱得多的影响。论文第一作者、维也纳技术大学研究人员Andre Brandst?tter说：“我们希望了解波是否能被人为操控，使其只沿着特定的支路传播。事实证明，这确实是可行的。”
新方法只涉及两个步骤：首先，波按常规情况在所有可能的路径上分支，接着，研究人员对以高强度抵达某位置的波进行详细测量。维也纳技术大学开发的方法可以计算波在原点的形状。因此在第二步时，研究人员可以选择特定路径发送波。Rotter解释说：“我们使用数值模拟方法来找到符合预期的波。这种方法可以通过多种方式实现。例如，用特殊反射镜系统调节光波，用耦合扬声器系统产生声波等。无论如何，实现特定分支波的技术已经比较成熟。”Brandst?tter补充说：“在新方法帮助下，不同类型的波都在复杂的路径网络中沿着预先选择的特定轨迹传播，并且这条轨迹线甚至不必是曲线。弯曲的路径和不规则的环境就像透镜组，使波一次又一次地被聚焦和偏转。”
Rotter等认为，脉冲信号也有望沿着特定路径发送。有针对性地传输信息，可以保证波信号准确到达既定接收位置，从而降低被检测、截获或窃听的可能性。
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编译：雷鑫宇
审稿：三水
责编：唐林芳
期刊来源：《美国国家科学院院刊》
期刊编号：1091-6490
原文链接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/06/190624111515.htm
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